CN112406559B - 一种大功率电力机车空转快速恢复控制方法 - Google Patents

一种大功率电力机车空转快速恢复控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大功率电力机车空转快速恢复控制方法，包括：根据车速和轮速的差值获得蠕滑速度，将蠕滑速度与预先设定好的第一阈值进行比较，当蠕滑速度大于等于第一阈值时则判断此轮所在的轴发生空转，并进行牵引力卸载；通过记录车轮此周期和上一周期的速度值从而获取车轮的加速度值，将加速度值与预先设定好的第二阈值进行比较，当加速度大于第二阈值，则判定此轮所在的轴发生了空转，并对轮所在的轴进行牵引力卸载；在空转状态下，获取空转速度最大值，基于该空转速度最大值以及机车质量、转动惯量得到本次空转停止卸载牵引力的加速度恢复阈值。

Description

一种大功率电力机车空转快速恢复控制方法
技术领域
本发明涉及轨道交通电气技术领域，尤其涉及在空转控制过程中将惯性系统的引入的一种大功率电力机车空转快速恢复控制方法。
背景技术
随着近年来铁路运输迅速发展，机车功率不断提高，轮轨间需要传递的载荷日益增大，机车有效功率的充分利用，实际上受到轮轨间最大可利用粘着水平的限制。当机车电机牵引力超过轮轨间能产生的最大粘着力时，机车轮对就会出现空转现象，使得可传递的牵引力急剧下降。另外机车轮对空转还会造成如钢轨面过度磨损、轮箍发热超过允许的最高温度的现象，在牵引工况下电动机转速超过最大允许值，制动工况下擦伤车轮踏面和延长制动距离等严重问题。为了保证机车的安全可靠运行，并尽可能充分利用最大可能的牵引力和制动力，需要实现对电力机车最佳的粘着控制。
现阶段，包括学校、各科研单位、车辆运用段均将目光集中在如何使得机车的粘着力逼近最大粘着点，通过一系列方法对机车的最大粘着点进行预测，然而机车实际运行过程中，最大粘着点会随着天气、时间、运行路况发生变化，使得最大粘着点很难预测。
发明内容
根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种大功率电力机车空转快速恢复控制方法，具体包括：
根据车速和轮速的差值获得蠕滑速度，将蠕滑速度与预先设定好的第一阈值进行比较，当蠕滑速度大于等于第一阈值时则判断此轮所在的轴发生空转，并进行牵引力卸载；
通过记录车轮此周期和上一周期的速度值从而获取车轮的加速度值，将加速度值与预先设定好的第二阈值进行比较，当加速度大于第二阈值，则判定此轮所在的轴发生了空转，并对轮所在的轴进行牵引力卸载；
在空转状态下，获取空转速度最大值，基于该空转速度最大值以及机车质量、转动惯量得到本次空转停止卸载牵引力的加速度恢复阈值，当加速度恢复阈值小于第二阈值时，则令加速度恢复阈值等于第二阈值、并采用获取的加速度恢复阈值对机车进行空转恢复控制。
进一步的，在本次空转状态下记录加速度恢复阈值，设定时间间隔，判断该时间间隔内是否发生空转，如果没有空转则记录值为0，并将本次计算得到的加速度恢复阈值作为空转恢复策略使用；
当本次空转非时间间隔内的首次空转时，使用本次空转计算得到的加速度恢复阈值与该时间间隔内空转加速度恢复阈值的最大值A进行比较，如果本次空转计算得到的加速度恢复阈值大于最大值A，则更新最大值A为本次加速度恢复阈值，同时使用本次计算得到加速度恢复阈值作为空转恢复策略使用；否则当本次计算得到加速度恢复阈值小于间间隔内已记录的加速度恢复阈值的最大值A，则输出间间隔内记录的空转加速度恢复阈值的最大值A作为本次空转恢复策略使用。
由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种大功率电力机车空转快速恢复控制方法，该方法应用于大功率机车发生空转的情况下，能够使得速度与牵引力均快速恢复，从而保证机车整体运行，避免由于路况产生的空转导致停车乃至溜车的大故障发生。现有机车粘着控制技术以蠕滑速度及其变化率阈值作为牵引力卸载与否的判定标准，但由于整车是一个惯性系统，当空转结束牵引力停止卸载，速度仍会下降一定时间，导致速度损失过大，发生问题，本发明以质量、车速及车辆惯性系数作为牵引力恢复的标准，提前恢复卸载的牵引力，避免牵引力及速度损失过大，从而导致停车的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明方法的示意图；
图2为本发明方法的示意图；
图3为本发明方法实施例的示意图,；
图4为本发明中方法的实施例的示意图；
图5为本发明中方法的实施例的示意图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：
如图1所示的一种大功率电力机车空转快速恢复控制方法，该方法为以现阶段最常用空转抑制及恢复方法为基础，将惯性系统判定引入空转后牵引力恢复过程，将机车质量、速度等因素放入恢复阈值判定的过程中，使得机车在发生空转后牵引力能够快速恢复，提升牵引力的发挥，具体包括如下步骤：首先增加了粘着控制算法的输入量，由常用的车速及轮速两个量增加了车速质量及转动惯量的输入，正常空转判定的逻辑未发生变化，即采用车速及轮速做差得到蠕滑速度，并将此差值与预先设定好的第一阈值进行比较，当其差值大于等于阈值时，判定此轮所在的轴发生空转，并进行牵引力卸载。另一条判别途径，通过记录车轮这一周期与上一周期是速度值，来计算车轮的加速度，并将此加速度与设定好的第二阈值进行对比，当加速度大于第二阈值时，判定此轮所在的轴发生了空转，对轮所在的轴进行牵引力卸载。
进一步的，如图2所示，获取机车轮速最大值，具体采用如下方式：当第一部分的空转判定完成后，对空转后的速度进行记录，同时判定前一周期与本周期速度的最大值，取二者间较大的数值，并作记录，最终可以得到空转期间速度最大值，速度最大值在空转结束后初始化为0，可以通过机车操控屏设定机车质量、转动惯量等数值，通过与本次空转得到的速度最大值进行计算，得到本次空转停止卸载牵引力的加速度恢复阈值，当恢复阈值小于第二阈值时，则令恢复阈值等于第二阈值、并采用获取的加速度恢复阈值对机车进行空转恢复控制。
如图3所示，在第一个黑色标志线处，加速度值超过设定阈值，机车发生空转，牵引力下降，待加速度值恢复到阈值以下后，机车牵引力开始恢复。图中专利算法转矩所表示的黑线为本发明的快速恢复方法所展示的转矩变化曲线，通过记录并以空转最高点速度为判据，加入机车质量、转动惯量，可以判定本次空转在虚线所对应的点处已经结束，对空转恢复阈值进行调节，本次使用的加速度恢复阈值是虚线所对应的加速度点，恢复阈值大于第二阈值，从而能够使得牵引力的下降程度变小，损失牵引力较小，同时在恢复斜率相同的情况下，本发明的快速恢复算法能够更快退出空转恢复模式，更快调节车体整体动态。
进一步的，如图4所示，将通过本方法得到的加速度恢复阈值与加速度卸载阈值(即第二阈值)进行比较，如大于第二阈值，则将恢复阈值由第二阈值替换为计算得到的加速度恢复阈值，否则，恢复阈值保持为第二阈值不变，此举避免计算得到的加速度恢复阈值过小，导致系统空转后恢复时间过长，与算法研发初衷相违背。
进一步的，如图5所示，在上面逻辑判断的基础上，对时间间隔为2分钟内的每一次空转的计算得到的加速度恢复阈值进行记录，时间已超出2分钟的加速度恢复阈值舍弃，即将此记录值置0即可。当本次空转为2分钟内的首次空转，则输出本次计算得到的加速度恢复阈值作为空转恢复策略使用，这里根据实际案例得到时间间隔为2分钟分析的过程比较精准。
当本次空转非2分钟内的首次空转时，在使用本次空转计算得到的加速度恢复阈值与2分钟内的空转加速度恢复阈值的最大值A进行比较，如大于最大值A，则更新最大值A为本次加速度恢复阈值，同时使用本次计算得到加速度恢复阈值作为空转恢复策略使用；否则，当本次计算得到加速度恢复阈值小于2分钟内已记录的加速度恢复阈值的最大值，则输出2分钟内记录的空转加速度恢复阈值的最大值作为本次空转恢复策略使用。
本发明公开的方法目的在于考虑空转后机车的速度变化、机车的质量、机车的转动惯量等内容，将这些因素加入到空转后牵引力恢复的判定过程中，使得牵引力恢复更加准确迅速，牵引力损失减小，整车牵引力发挥变大。本发明能够真实反映出机车发生空转后，机车整体惯性特性发生的变化，将空转起来的机车特性作为空转恢复参考，能更准确、迅速的恢复损失的牵引力。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种大功率电力机车空转快速恢复控制方法，其特征在于包括：
根据车速和轮速的差值获得蠕滑速度，将蠕滑速度与预先设定好的第一阈值进行比较，当蠕滑速度大于等于第一阈值时则判断此轮所在的轴发生空转，并进行牵引力卸载；
通过记录车轮此周期和上一周期的速度值从而获取车轮的加速度值，将加速度值与预先设定好的第二阈值进行比较，当加速度大于第二阈值，则判定此轮所在的轴发生了空转，并对轮所在的轴进行牵引力卸载；
在空转状态下，获取空转速度最大值，基于该空转速度最大值以及机车质量、转动惯量得到本次空转停止卸载牵引力的加速度恢复阈值，当加速度恢复阈值小于第二阈值时，则令加速度恢复阈值等于第二阈值、并采用获取的加速度恢复阈值对机车进行空转恢复控制；
在本次空转状态下记录加速度恢复阈值，设定时间间隔，判断该时间间隔内是否发生空转，如果没有空转则记录值为0，并将本次计算得到的加速度恢复阈值作为空转恢复策略使用；
当本次空转非时间间隔内的首次空转时，使用本次空转计算得到的加速度恢复阈值与该时间间隔内空转加速度恢复阈值的最大值A进行比较，如果本次空转计算得到的加速度恢复阈值大于最大值A，则更新最大值A为本次加速度恢复阈值，同时使用本次计算得到加速度恢复阈值作为空转恢复策略使用；否则当本次计算得到加速度恢复阈值小于间间隔内已记录的加速度恢复阈值的最大值A，则输出间间隔内记录的空转加速度恢复阈值的最大值A作为本次空转恢复策略使用。
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